EP2643719A2 - Strukturierte doppelmantelfaser - Google Patents

Strukturierte doppelmantelfaser

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Publication number
EP2643719A2
EP2643719A2 EP11796915.4A EP11796915A EP2643719A2 EP 2643719 A2 EP2643719 A2 EP 2643719A2 EP 11796915 A EP11796915 A EP 11796915A EP 2643719 A2 EP2643719 A2 EP 2643719A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
fiber
region
core
core region
channels
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP11796915.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
César JAUREGUI MISAS
Fabian Stutzki
Jens Limpert
Florian Jansen
Andreas TÜNNERMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV, Friedrich Schiller Universtaet Jena FSU filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to EP11796915.4A priority Critical patent/EP2643719A2/de
Publication of EP2643719A2 publication Critical patent/EP2643719A2/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02295—Microstructured optical fibre
    • G02B6/02314—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes
    • G02B6/02319—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes characterised by core or core-cladding interface features
    • G02B6/02338—Structured core, e.g. core contains more than one material, non-constant refractive index distribution in core, asymmetric or non-circular elements in core unit, multiple cores, insertions between core and clad
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02004—Optical fibres with cladding with or without a coating characterised by the core effective area or mode field radius
    • G02B6/02009—Large effective area or mode field radius, e.g. to reduce nonlinear effects in single mode fibres
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    • G02B6/02295—Microstructured optical fibre
    • G02B6/02314—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes
    • G02B6/02319—Plurality of longitudinal structures extending along optical fibre axis, e.g. holes characterised by core or core-cladding interface features
    • G02B6/02333—Core having higher refractive index than cladding, e.g. solid core, effective index guiding
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/028—Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
    • G02B6/0288—Multimode fibre, e.g. graded index core for compensating modal dispersion
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03622—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only

Definitions

  • the invention relates to a double-mantle optical fiber having a core region and a cladding region, wherein the cladding region has an inner region and an outer region with a lower refractive index than the inner region and the core region, wherein the outer region surrounds the inner region.
  • Double sheath fibers of this type are used in laser systems and in particular in fiber laser systems.
  • the pumping light with low beam quality can be coupled into the cladding region and / or the core region of the fiber, while the signal light propagates with significantly higher beam quality, primarily within the core region.
  • the quality of each fiber laser system depends largely on the fiber used.
  • the introduction of double-jacket technology made it possible for the first time to exploit the high performance of pump diodes of low brilliance (beam quality).
  • Commercially available CW laser systems now achieve output powers of 10 kW.
  • CONFIRMATION COPY Properties and emit diffraction-limited radiation of high quality regardless of the output power.
  • an increased core diameter provides the advantage that more active ions can be introduced, thereby increasing the energy stored in the fiber. In this way, the length of the necessary absorption path within the fiber can be reduced, which in turn results in a shorter fiber.
  • the problem with this approach is that a larger core diameter at the same time causes a multitude of modes to propagate within the fiber core. This reduces the beam quality of the laser system. At the same time laser instabilities can occur, which significantly affect the operating characteristics of the laser. Therefore, as the core diameter increases, it is always necessary to ensure single mode operation within the fiber.
  • LMA fibers can be realized as step index fibers, whereby the numerical aperture (NA) is technically limited to a value of approximately 0.06. This corresponds to a maximum single-mode core diameter of approximately 13 ⁇ m. LMA step index fibers with larger core diameters thus basically lead to several modes (multimode operation).
  • a single-mode Operation can be achieved by targeted excitation of the fundamental mode of a multimode fiber. This approach is disclosed, for example, in document US 5,818,630 C1. The problem with this approach is that the signal light must be very carefully coupled into the fiber in order to excite only the fundamental mode. However, this is very expensive in practice and can only be fulfilled with difficulty at high powers.
  • PCF photonic crystal fibers
  • These fibers have an actively doped fiber core and a jacket of periodically arranged around this core air channels.
  • Such a fiber design discloses WO 2006/082348 A9. If the air passages are narrow enough and extend at great radial distance from the fiber core, guidance based on the effective refractive index difference may be assumed.
  • the advantage with these fibers is that the channel diameter d and the center distance ⁇ of two channels affect the numerical aperture of the fiber. This allows the numerical aperture to be reduced to very low values of approximately 0.01. In the prior art mode field diameter of over 50 ⁇ were achieved, which allow an effective single-mode operation.
  • the photonic crystal fibers do not have a clear boundary between core and cladding, they always operate in multimode mode. This in turn results in the known problems of mode instabilities and power fluctuations at high output powers. Effectively, these fibers are thereby limited to a mode field diameter of about 80 pm.
  • an inner structure of the inner region which effects a spatial overlap of higher-order modes with the core region which is less than the spatial overlap of a fundamental mode with the core region. This effect can be called delocalization of the modes.
  • the basic mode is managed within the core area.
  • the double cladding fiber according to the invention basically operates in multimode mode because it has a double-cladding structure and, in contrast to the leakage-channel fiber, does not cause any different propagation losses for different modes.
  • the effective single-mode operation in an active laser system can be justified by two properties. Even during the coupling of the signal beam, the excitation of higher-order modes is made more difficult due to their delocalization. As a result, contrary to the prior art, no targeted coupling and adjustment for exciting only the fundamental mode is required.
  • the reduced overlap of the higher order modes with the doped core region results in significantly lower gain over the fundamental mode carried in the core region.
  • the delocalization of the higher order modes may be related not only to the axial fiber core but also to other regions of the fiber. These selected areas, which likewise may have a lower overlap with the higher-order modes, are also understood as the core area within the meaning of the invention.
  • the structured double cladding fiber according to the invention typically supports several hundred modes.
  • a double cladding fiber propagate basically all modes without significant losses, as in theoretical ideal case no mode coupling can take place. Because there is no closed boundary between core area and cladding area, the modes of both areas can not be clearly separated. As a result, the modes of the core region are also immediately modes of the entire fiber, but most of their energy is concentrated in the core region of the fiber.
  • the fundamental mode within the structured double cladding fiber does not always have the highest effective refractive index. Also, the effective refractive indices of higher order Kemmoden can be mixed with the cladding modes.
  • modes of the core region and “modes of the cladding region” must be defined based on the localization, since they primarily propagate within the core region or the cladding region. This intermixing of the effective indices of core and cladding modes can result in avoiding crossing between modes, thereby exploiting severe deformation or delocalization.
  • the double cladding fiber may be at least partially, in particular in the core region, doped with rare earth ions. It can also be designed so that it is polarization-preserving or specifically changes the polarization. Doping with corresponding elements also allows index matching or mismatching of the fiber regions, which in turn can lead to increased delocalization. Furthermore, the fiber may be mechanically rigid or particularly flexible for special applications.
  • the core region may be separated from the remaining regions of the fiber by a refractive index step.
  • the core region may also be defined by an index gradient.
  • the inner structure is formed by channels extending substantially in the fiber longitudinal direction.
  • the described properties of the delocalization according to the invention can be dominant in hexagonal structures of the channels, if the distance between two channels preferably corresponds to more than 20 times the wavelength of the propagating light.
  • the Ratio of the diameter d of the channels to the center distance ⁇ of adjacent channels is less than 0.5, preferably less than 0.3.
  • the core region of the structured double cladding fiber is formed by the absence of at least one channel. This variant is particularly easy to manufacture manufacturing technology.
  • This embodiment, in which the diameters of the channels are relatively small compared to the distance between the channels, has proven to be particularly advantageous in practice.
  • the channels are arranged in groups, which include two or more channels.
  • the pitch of adjacent channels of the same group is smaller than the pitch of two channels belonging to different groups.
  • the spacing of the centers of two adjacent groups should also be greater than 20 times the wavelength of the light propagating in the fiber.
  • the channels can be arranged hexagonally in the cross section of the fiber. This concerns both the arrangement of the overall structure of all channels and the arrangement of the channels within the smaller groups.
  • a further embodiment provides that the channels extend spirally outward from the core region.
  • the spiral geometry can also be transferred into a hexagonal structure by using different sized channels.
  • Other variants are also conceivable, for example, shapes which each have only one symmetry class, contain only one axis of symmetry or do not contain any symmetry axis.
  • the channels within the internal structure may be arranged in two or more radially consecutive arrangements.
  • the radially outermost arrangement may consist of more adjacent channels than the arrangement which is closer to the core region of the fiber.
  • the modes conducted in the core region of the fiber can be separated from the modes outside the core region or outside the internal structure.
  • the inner structure is surrounded by a further area which can be used to enhance delocalization or shielding.
  • an enhancement of the delocalization can be achieved by an unstructured region, which can lead to an interaction of modes by having the same or a higher refractive index than the remaining inner region.
  • Shielding can be achieved for example by a lower refractive index of the additional area compared to the rest of the inner area.
  • This advantageous effect arises from the fact that the region of higher refractive index, which has the internal structure (eg channels), acts as a barrier, which effectively divides the fiber into two regions with different refractive indices. This prevents interaction between the modes of different areas. In this way, it is possible to increase the diameter of the outer structure without the fundamental mode experiencing an interaction, for example by avoiding crossing, with other modes, which could lead to a reduced overlapping of the fundamental mode with the core area.
  • This additional area of shielding or increased delocalization can also be caused by a specific choice of the channel structure, for example additional rings with particularly dense channels or increased channel size. In this way, the external structure may primarily cause the delocalization of the higher-order modes from the core region, or support the effect of the internal structure.
  • Both the outer structure and the inner structure can be segmented in the circumferential direction, resulting in a structural interruption in the circumferential direction.
  • the individual segments may have elements which protrude radially outwards or inwards from the corner regions of the ring segments. In this way, in particular, a fine adjustment for the delocalization of the higher order modes can be made.
  • the structured double cladding fiber according to the invention is particularly suitable for use in fiber laser systems in which high-power laser light Intensity should be guided and strengthened. In this sense, should be included in the invention expressly the laser systems, which use a Doppelmantelmaschine invention.
  • Figure 1 cross-sectional view of a first
  • Figure 2 Representation of the fundamental mode and four different modes of higher order within the double cladding fiber according to Figure 1;
  • Figure 3 Representations of the fundamental mode and four different modes of higher order within a double cladding fiber according to Figure 1 with an increased diameter of the outer region.
  • Figure 4 a second embodiment with a spiral arrangement of channels
  • Figure 5 representations of the basic mode
  • Figure 6 a third embodiment with a
  • FIG. 7 Representations of the fundamental mode and four different modes of higher order within the double cladding fiber according to FIG. 6.
  • FIG. 1 shows a double-cladding fiber in cross-section with a core region 1 and an inner region 2.
  • the inner region has an inner structure 4 and is delimited by an outer region 3.
  • the inner structure 2 is formed by channels parallel to the fiber axis, which have a refractive index different from the refractive index of the core region 1.
  • a double cladding fiber can in principle be regarded as a normal index fiber index, which has a very large core.
  • the core of this equivalent step index fiber extends over the entire inner region 2 and the core region 1 and is surrounded by the outer region 3 as a cladding of the step index fiber.
  • the local distribution of modes within such a large diameter unstructured step index fiber is nearly homogeneous, whereby each region of the fiber core is interspersed on average by an equal number of modes 5, 6.
  • An inventive delocalization of modes 5, 6 does not take place in such a step index fiber.
  • the fiber core when the fiber core is surrounded by an inner structure 4, it is possible to delocalize some modes 6 from the core region 1 and to concentrate other modes 5 (fundamental mode) within the core region 1.
  • the hexagonal arrangement of the channels 4 within the double cladding fiber is designed so that the higher-order modes 6 are delocalized from the core region 1, while only the desired fundamental mode 5 remains within the core region 1. This results in a good overlap of the fundamental mode 5 with the core region 1 and at the same time reduces the overlap of the higher-order modes 6 with the core region 1. In the case of a passive fiber, this results in less pronounced excitability of the higher-order modes 6 within the core region 1.
  • the double sheath fiber shows an effective single-mode behavior.
  • the structured double cladding fiber has a hexagonal arrangement of air ducts 4, which have a center distance ⁇ which is less than 0.5 in relation to the channel diameter d.
  • the outer region 3 of the cladding region of the fiber has a diameter of 150 ⁇ m.
  • FIG. 2 shows different modes 5, 6 of the double sheath fiber according to FIG. 1, which have a different overlap with the core region 1.
  • the core area 1 is shown as a dashed circle.
  • the Gaussian fundamental mode 5 has the largest overlap with the core region 1, namely about 85%. As a result, most of the energy of the injected beam will propagate in this mode 5.
  • the higher order modes 6 have an overlap with the core region 1, which in any case is less than 55%.
  • the overlap of the higher order modes 6 in the double cladding fiber is much lower. In the step index fiber, the proportion of the higher order modes 6 within the core region 1 would not be significantly lower than the fundamental mode 5.
  • the higher order modes 6 have a correspondingly small overlap with the active one Region of Core Area 1.
  • the modes propagate within the fiber, they are subject to different amplification ratios, thereby having a correspondingly lower proportion of higher order modes 6 at the output of the fiber. Although the latter effect plays an important role in active fibers, it is not necessary to the invention. Since the reduced overlap of the higher order modes 6 with the core region 1 of the fiber is independent of any doping, the delocalization of the higher order modes 6 is directly from the time the pump light enters the fiber because the higher order modes 6 are not can be stimulated efficiently. FIG.
  • FIG. 3 shows the representations of the fundamental mode 5 as well as four different higher-order modes 6 within a double cladding fiber with an increased diameter of the outer region 3.
  • the arrangement of the channels 4 within the inner structure 2 is the same as in the arrangement according to FIG Diameter of the outer region 3 is increased and is for example 181 pm.
  • the diameter of the outer region 3 is increased and is for example 181 pm.
  • the effective refractive indices of two higher-order modes 6 are very close to one another. This leads to an interaction of the two modes 6 with high deformation, as shown in FIG.
  • the overlap of the fundamental mode 5 with the core region 1 remains approximately unchanged at approximately 84%, while the overlap of the higher order modes 6 is now considerably less than less than 25% than in the first embodiment according to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 4 shows a second embodiment with a spiral arrangement of the channels 4.
  • the spiral arrangement Although the channels 4 has no axes of symmetry, but it has sufficient similarity to a symmetrical arrangement, so that the leadership of the localized fundamental mode 5 can be ensured.
  • FIG. 6 shows the overlap of the fundamental mode 5 with the core region 1 in the order of 76%, while the overlap of the higher order modes 6 is less than 15%.
  • a third embodiment variant according to FIG. 6 shows a double-cladding fiber with a shielding of the inner structure 2.
  • the shielding has a deviating refractive index in a region 7 realized. If this refractive index is greater than the refractive index of the environment, it is possible to increase the diameter of the outer region 3 without the fundamental mode 5 undergoing avoiding-crossing with another mode. This is because the region 7 of higher refractive index, which has the channels 4, acts as a barrier dividing the fiber into two regions with different effective refractive indices.
  • the propagating modes are also divided into two separate groups with different refractive indices, resulting in prevention of avoiding crossing between modes from different groups.
  • the higher refractive index region 7 completely surrounds the inner structure 2 of channels 4. Therefore, in comparison with the arrangement according to FIG. 1, there is no influence on the shape of the modes or the overlap with the core area 1. This results in an overlap of the fundamental mode 5 with the core area 1 of approximately 85%, while the modes are higher Order 6 have an overlap of a maximum of 54%.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Doppelmantelfaser mit einem Kernbereich (1) und einem Mantelbereich, wobei der Mantelbereich einen inneren Bereich (2) und einen äußeren Bereich (3) mit gegenüber dem inneren Bereich (2) und dem Kernbereich (1) geringerem Brechungsindex aufweist, wobei der äußere Bereich (3) den inneren Bereich (2) umgibt. Die Erfindung schlägt eine innere Struktur (4) des inneren Bereichs (2) vor, die eine räumliche Überlappung von Moden höherer Ordnung mit dem Kernbereich (1) bewirkt, die geringer ist als die räumliche Überlappung einer Grundmode mit dem Kernbereich (1).

Description

Strukturierte Doppelmantelfaser Die Erfindung betrifft eine optische Doppelmantelfaser mit einem Kernbereich und einem Mantelbereich, wobei der Mantelbereich einen inneren Bereich und einen äußeren Bereich mit gegenüber dem inneren Bereich und dem Kernbereich geringerem Brechungsindex aufweist, wobei der äußere Bereich den inneren Bereich umgibt. Doppelmantelfasern dieser Art werden in Lasersystemen und dabei insbesondere in Faserlasersystemen verwendet. Hierbei kann das Pumplicht mit geringer Strahlqualität in den Mantelbereich und/oder den Kernbereich der Faser eingekoppelt werden, während das Signallicht mit deutlich höherer Strahlqualität vornehmlich innerhalb des Kernbereiches propagiert. Die Güte eines jeden Faserlasersystems hängt maßgeblich von der verwendeten Faser ab. Somit wird eine fortwährende Weiterentwicklung der verwendeten Fasern angestrebt, um die bisher bestehenden Limitierungen der im Stand der Technik bekannten Faserlasersysteme auszuräumen. Durch die Einführung der Doppelmanteltechnologie konnte erstmals die hohe Leistung von Pumpdioden niedriger Brillanz (Strahlqualität) genutzt werden. Mittlerweile erreichen kommerziell erhältliche CW-Lasersysteme Ausgangsleistungen von 10 kW.
Durch die Möglichkeit, sowohl das Pumplicht als auch das Signallicht über große Faserlängen zu verstärken, können aktive optische Fasern sehr hohe Effizienzen erreichen. Darüber hinaus besitzen sie hervorragende thermische
BESTÄTIGUNGSKOPIE Eigenschaften und emittieren beugungsbegrenzte Strahlung hoher Qualität unabhängig von der Ausgangsleistung.
Durch die Propagation des Signallichts hoher Intensität in einem relativ kleinen Faserkern über längere Strecken, können sich Probleme durch nichtlineare Effekte ergeben, welche die Qualität des Ausgangsstrahls erheblich beeinträchtigen können. Einige dieser nichtlinearen Effekte sind die Selbstphasenmodulation (SPM), die Raman-Streuung, die Brillouin-Streuung und die Vierwellenmischung (FWM). Diese nichtlinearen Effekte behindern die weitere Erhöhung der Ausgangsleistung wesentlich. Um das Auftreten nichtlinearer Effekte zu vermeiden, wurden daher unterschiedliche aus dem Stand der Technik bekannte Strategien entwickelt. Die sicher wirkungsvollste Methode ist dabei die Vergrößerung des Kerndurchmessers. Hierdurch wird die Lichtintensität über den Faserquerschnitt reduziert, was unmittelbar dem Auftreten nichtlinearer Effekte entgegenwirkt. Zudem ergibt sich durch einen vergrößerten Kerndurchmesser der Vorteil, dass mehr aktive Ionen eingebracht werden können, wodurch sich die in der Faser gespeicherte Energie erhöht. Hierdurch lässt sich die Länge der notwendigen Absorptionsstrecke innerhalb der Faser reduzieren, was wiederum in einer kürzeren Faser resultiert. Problematisch bei diesem Ansatz ist jedoch, dass ein größerer Kerndurchmesser gleichzeitig dazu führt, dass eine Vielzahl von Moden innerhalb des Faserkerns propagieren kann. Hierdurch verringert sich die Strahlqualität des Lasersystems. Gleichzeitig können Laserinstabilitäten auftreten, welche die Betriebseigenschaften des Lasers erheblich beeinflussen. Daher ist es bei Vergrößerung des Kerndurchmessers stets notwendig, den Einmodenbetrieb innerhalb der Faser sicherzustellen.
Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Large Mode Area-Fasern (LMA) mit Kerndurchmessern größer 10 m bei einer hervorragenden Strahlqualität bekannt. LMA-Fasern können als Stufenindexfasern realisiert werden, dabei ist die numerische Apertur (NA) technisch auf einen Wert von ungefähr 0,06 limitiert. Dies entspricht einem maximalen einmodigen Kerndurchmesser von ungefähr 13 μιη. LMA-Stufenindexfasern mit größeren Kerndurchmessern führen damit grundsätzlich mehrere Moden (Multimode-Betrieb). Ein einmodiger Betrieb kann durch gezielte Anregung der Grundmode einer Multimode-Faser erreicht werden. Dieser Ansatz ist beispielsweise in der Druckschrift US 5,818,630 C1 offenbart. Problematisch bei diesem Ansatz ist, dass das Signallicht sehr sorgfältig in die Faser eingekoppelt werden muss, um nur die Grundmode anzuregen. Dies ist in der Praxis jedoch sehr aufwendig und kann bei hohen Leistungen nur noch schwierig erfüllt werden.
Ein weiterer bekannter Ansatz sieht vor, photonische Kristallfasern (PCF) einzusetzen. Diese Fasern besitzen einen aktiv dotierten Faserkern und einen Mantel aus periodisch um diesen Kern angeordneten Luftkanälen. Ein solches Faserdesign offenbart beispielsweise die WO 2006/082348 A9. Sofern die Luftkanäle schmal genug sind und sich in großem radialen Abstand zu dem Faserkern erstrecken, kann eine Führung basierend auf dem effektiven Brechzahlunterschied angenommen werden. Der Vorteil bei diesen Fasern ist, dass der Kanaldurchmesser d und der Mittenabstand Λ zweier Kanäle die numerische Apertur der Faser beeinflussen. Hierdurch lässt sich die numerische Apertur auf sehr niedrige Werte von ungefähr 0,01 reduzieren. Im Stand der Technik wurden Modenfelddurchmesser von über 50 μητι erzielt, die einen effektiv einmodigen Betrieb ermöglichen. Da die photonischen Kristallfasern jedoch keine klare Begrenzung zwischen Kern und Mantel aufweisen, arbeiten sie stets im Multimode-Betrieb. Hieraus ergeben sich wiederum die bekannten Probleme von Modeninstabilitäten und Leistungsschwankungen bei hohen Ausgangsleistungen. Effektiv sind diese Fasern dadurch auf einen Modenfelddurchmesser von ungefähr 80 pm begrenzt.
Die Druckschrift US 7,787,729 B2 offenbart sogenannte Leakage-Channel- Fasern, bei welchen die Luftkanäle innerhalb der Fasern wie ein Modensieb funktionieren, in dem die Moden höherer Ordnung durch ihre geringere Strukturgröße in den Mantel gelangen können und erhöhte Propagationsverluste erfahren, während die Grundmode innerhalb des Faserkerns verbleibt. Dies ermöglicht einen effektiven Einzelmodenbetrieb. Da dieses Konzept jedoch auf einem Energieverlust aus dem Kern in einen Mantel unendlicher Ausdehnung beruht, ist es lediglich für passive oder kerngepumpte Einmantelfasern anwendbar. Es ist vor diesem Hintergrund Aufgabe der Erfindung, eine Doppelmantelfaser der eingangs angegebenen Art zu schaffen, welche effektiv im Einzelmodenbetrieb arbeitet und durch ihre Skalierbarkeit die Entstehung nichtlinearer Effekte auch bei hohen Intensitäten des geführten Laserlichtes vermeidet.
Diese Aufgabe löst die Erfindung durch eine innere Struktur des inneren Bereichs, die eine räumliche Überlappung von Moden höherer Ordnung mit dem Kernbereich bewirkt, die geringer ist als die räumliche Überlappung einer Grundmode mit dem Kernbereich. Dieser Effekt kann als Delokalisierung der Moden bezeichnet werden. Somit wird vorrangig die Grundmode innerhalb des Kernbereiches geführt.
Die erfindungsgemäße Doppelmantelfaser arbeitet grundsätzlich im Multimode- Betrieb, weil sie eine Doppelmantelstruktur aufweist und im Gegensatz zur Leakage-Channel-Faser keine unterschiedlichen Propagationsverluste für verschiedene Moden verursacht. Der effektiv einmodige Betrieb in einem aktiven Lasersystem kann durch zwei Eigenschaften begründet werden. Bereits während der Einkopplung des Signalstrahls wird die Anregung von Moden höherer Ordnung aufgrund ihrer Delokalisierung erschwert. Hierdurch wird entgegen dem Stand der Technik keine gezielte Einkopplung und Justage zur Anregung nur der Grundmode benötigt. Zusätzlich führt in aktiven Fasern die reduzierte Überlappung der Moden höherer Ordnung mit dem dotierten Kernbereich zu einer wesentlich geringeren Verstärkung gegenüber der im Kernbereich geführten Grundmode.
Gemäß der Erfindung kann die Delokalisierung der Moden höherer Ordnung nicht nur auf den axialen Faserkern, sondern auch auf andere Bereiche der Faser bezogen sein. Diese herausgegriffenen Bereiche, welche ebenfalls einen geringeren Überlapp mit den Moden höherer Ordnung aufweisen können, werden im Sinne der Erfindung ebenfalls als Kernbereich verstanden.
Die erfindungsgemäße strukturierte Doppelmantelfaser unterstützt typischerweise mehrere hundert Moden. In einer Doppelmantelfaser propagieren grundsätzlich alle Moden ohne nennenswerte Verluste, da im theoretischen Idealfall keine Modenkopplung stattfinden kann. Dadurch, dass keine geschlossene Grenze zwischen Kernbereich und Mantelbereich existiert, können die Moden beider Bereiche nicht klar voneinander getrennt werden. Dadurch sind auch die Moden des Kernbereichs unmittelbar Moden der gesamten Faser, wobei jedoch der größte Teil ihrer Energie im Kernbereich der Faser konzentriert ist. Im Gegensatz zu Stufenindexfasern weist die Grundmode innerhalb der strukturierten Doppelmantelfaser nicht immer den höchsten effektiven Brechungsindex auf. Auch die effektiven Brechungsindizes von Kemmoden höherer Ordnung können mit den Mantelmoden vermischt sein. Somit müssen Ausdrücke wie „Moden des Kernbereichs" und „Moden des Mantelbereichs" anhand der Lokalisierung definiert werden, da diese vornehmlich innerhalb des Kernbereichs bzw. des Mantelbereichs propagieren. Diese Durchmischung der effektiven Indizes von Kern- und Mantelmoden kann zu einem Avoided-Crossing zwischen Moden führen und dabei zu einer starken Deformierung beziehungsweise Delokalisierung genutzt werden.
Gemäß der Erfindung kann die Doppelmantelfaser zumindest teilweise, insbesondere im Kernbereich, mit Seltenerdionen dotiert sein. Ebenfalls kann sie so ausgestaltet sein, dass sie polarisationserhaltend ist oder die Polarisation gezielt verändert. Dotierung mit entsprechenden Elementen ermöglicht außerdem eine Indexanpassung beziehungsweise -fehlanpassung der Faserbereiche, die wiederum zu einer erhöhten Delokalisierung führen können. Des Weiteren kann die Faser für besondere Anwendungen mechanisch steif oder besonders flexibel ausgebildet sein.
Im Sinne der Erfindung kann der Kernbereich durch eine Brechungsindexstufe von den übrigen Bereichen der Faser getrennt sein. Alternativ kann der Kernbereich auch durch einen Indexgradienten definiert sein.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die innere Struktur durch im Wesentlichen in Faserlängsrichtung verlaufende Kanäle gebildet wird. Die beschriebenen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Delokalisierung können in hexagonalen Strukturen der Kanäle dominant ausgeprägt sein, wenn der Abstand zwischen zwei Kanälen vorzugsweise mehr als 20 mal der Wellenlänge des propagierenden Lichtes entspricht. Weiterhin empfiehlt es sich, dass das Verhältnis des Durchmessers d der Kanäle zum Mittenabstand Λ benachbarter Kanäle kleiner als 0,5, vorzugsweise kleiner als 0,3, ist. Besonders vorteilhaft ist der Kernbereich der strukturierten Doppelmantelfaser durch das Fehlen mindestens eines Kanals gebildet. Diese Variante ist fertigungstechnisch besonders einfach herzustellen. Diese Ausführungsvariante, bei welcher die Durchmesser der Kanäle relativ klein sind gegenüber dem Abstand der Kanäle, hat sich in der Praxis als besonders vorteilhaft herausgestellt.
Besonders geeignet ist weiterhin eine Ausführungsform, bei welcher die Kanäle in Gruppen angeordnet sind, welche zwei oder mehr Kanäle beinhalten. Der Mittenabstand benachbarter Kanäle derselben Gruppe ist dabei kleiner als der Mittenabstand zweier Kanäle, welche verschiedenen Gruppen angehören. Der Abstand der Zentren zweier benachbarter Gruppen sollte dabei ebenfalls größer als das 20-fache der Wellenlänge des in der Faser propagierenden Lichtes sein.
Die Kanäle können, wie bereits erwähnt, im Querschnitt der Faser hexagonal angeordnet sein. Dies betrifft sowohl die Anordnung der Gesamtstruktur aller Kanäle als auch die Anordnung der Kanäle innerhalb der kleineren Gruppen.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Kanäle sich spiralförmig vom Kernbereich nach außen erstrecken. Die Spiralgeometrie kann dabei auch in eine hexagonale Struktur übertragen werden, indem unterschiedlich groß dimensionierte Kanäle genutzt werden. Auch andere Varianten sind denkbar, beispielsweise Formen, welche jeweils nur eine Symmetrieklasse aufweisen, nur eine Symmetrieachse beinhalten oder gar keine Symmetrieachse beinhalten.
Ebenso können die Kanäle innerhalb der inneren Struktur in zwei oder mehr radial hintereinander liegenden Anordnungen angeordnet sein. Beispielsweise kann die in radialer Richtung weiter außen liegende Anordnung aus näher nebeneinander liegenden Kanälen bestehen als die Anordnung, welche sich näher zum Kernbereich der Faser befindet. Hierdurch können die im Kernbereich der Faser geführten Moden von den Moden außerhalb des Kernbereichs bzw. außerhalb der inneren Struktur getrennt werden. Eine weitere denkbare Ausführungsform sieht vor, dass die innere Struktur von einem weiteren Bereich umgeben ist, der zur Verstärkung der Delokalisierung oder zur Abschirmung genutzt werden kann. Eine Verstärkung der Delokalisierung kann im einfachsten Fall durch einen unstrukturierten Bereich erzielt werden, der zu einer Interaktion von Moden führen kann, indem er den gleichen oder einen höheren Brechungsindex wie der übrige innere Bereich aufweist. Eine Abschirmung kann beispielsweise durch einen niedrigeren Brechungsindex des zusätzlichen Bereiches im Vergleich zum übrigen inneren Bereich erzielt werden. Diese vorteilhafte Wirkung entsteht dadurch, dass der Bereich mit höherem Brechungsindex, welcher die innere Struktur (z.B. Kanäle) aufweist, als Barriere wirkt, welche effektiv die Faser in zwei Bereiche mit unterschiedlichen Brechungsindizes teilt. Hierdurch wird eine Interaktion zwischen den Moden verschiedener Bereiche verhindert. Auf diese Weise ist es möglich den Durchmesser der äußeren Struktur zu erhöhen, ohne dass die Grundmode eine Interaktion, beispielsweise durch ein Avoided-Crossing, mit anderen Moden erfährt, was zu einem verringerten Überlappen der Grundmode mit dem Kernbereich führen könnte. Dieser zusätzliche Bereich der Abschirmung oder verstärkten Delokalisierung kann auch durch eine gezielte Wahl der Kanalstruktur hervorgerufen werden, beispielsweise zusätzliche Ringe mit besonders dicht angeordneten Kanälen oder erhöhter Kanalgröße. Auf diese Weise kann vorrangig die äußere Struktur die Delokalisierung der Moden höherer Ordnung aus dem Kernbereich bewirken, oder die Wirkung der inneren Struktur unterstützen.
Sowohl die äußere Struktur als auch die innere Struktur können in Umfangsrichtung segmentiert sein, so dass sich in Umfangsrichtung eine Strukturunterbrechung ergibt. Hierdurch entsteht eine Struktur, die einem in einzelne Segmente geschnittenen Ring entspricht. Die einzelnen Segmente können dabei Elemente aufweisen, welche von den Eckbereichen der Ringsegmente radial nach außen oder innen abstehen. Hierdurch kann insbesondere eine Feinjustierung für die Delokalisierung der Moden höherer Ordnung vorgenommen werden.
Die erfindungsgemäße strukturierte Doppelmantelfaser ist insbesondere für den Einsatz in Faserlasersystemen geeignet, bei welchen Laserlicht mit hoher Intensität geführt und verstärkt werden soll. In diesem Sinne sollen in die Erfindung ausdrücklich die Lasersysteme mit einbezogen sein, welche eine erfindungsgemäße Doppelmantelfaser verwenden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 : Querschnittdarstellung einer ersten
Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Doppelmantelfaser;
Figur 2: Darstellung der Grundmode und vier verschiedener Moden höherer Ordnung innerhalb der Doppelmantelfaser gemäß Figur 1 ;
Figur 3: Darstellungen der Grundmodeund vier verschiedener Moden höherer Ordnung innerhalb einer Doppelmantelfaser gemäß Figur 1 mit einem erhöhten Durchmesser des äußeren Bereichs;
Figur 4: eine zweite Ausführungsvariante mit spiralförmiger Anordnung von Kanälen; Figur 5: Darstellungen der Grundmode und zweier
Moden höherer Ordnung innerhalb der Doppelmantelfaser gemäß Figur 4;
Figur 6: eine dritte Ausführungsvariante mit einer
Anordnung der inneren Struktur in einem Bereich der Faser mit von den übrigen Bereichen abweichendem Brechungsindex;
Figur 7: Darstellungen der Grundmode und vier verschiedener Moden höherer Ordnung innerhalb der Doppelmantelfaser gemäß Figur 6. Figur 1 zeigt eine Doppelmantelfaser im Querschnitt mit einem Kernbereich 1 und einem inneren Bereich 2. Der innere Bereich weist eine innere Struktur 4 auf und wird durch einen äußeren Bereich 3 begrenzt. In diesem Beispiel wird die innere Struktur 2 über zur Faserachse parallele Kanäle gebildet, welche einen von dem Brechungsindex des Kernbereichs 1 verschiedenen Brechungsindex aufweisen.
Eine Doppelmantelfaser kann prinzipiell als normale Stufen indexfaser betrachtet werden, welche einen sehr großen Kern aufweist. Der Kern dieser äquivalenten Stufenindexfaser erstreckt sich dabei über den kompletten inneren Bereich 2 und den Kernbereich 1 und wird vom äußeren Bereich 3 als Mantel der Stufenindexfaser umgeben. Die lokale Verteilung der Moden innerhalb einer solchen unstrukturierten Stufenindexfaser mit großem Durchmesser ist nahezu homogen, wodurch jeder Bereich des Faserkerns im Durchschnitt von einer gleichen Anzahl Moden 5, 6 durchsetzt ist. Eine erfindungsgemäße Delokalisierung von Moden 5, 6 findet in einer solchen Stufenindexfaser nicht statt.
Wenn jedoch, wie gemäß der Figur 1 , der Faserkern von einer inneren Struktur 4 umgeben ist, ist es möglich, einige Moden 6 aus dem Kernbereich 1 zu delokalisieren und andere Moden 5 (Grundmode) innerhalb des Kernbereichs 1 zu konzentrieren. Die hexagonale Anordnung der Kanäle 4 innerhalb der Doppelmantelfaser ist so ausgelegt, dass die Moden höherer Ordnung 6 aus dem Kernbereich 1 delokalisiert werden, während nur die gewünschte Grundmode 5 innerhalb des Kernbereichs 1 verbleibt. Dies resultiert in einer guten Überlappung der Grundmode 5 mit dem Kernbereich 1 und reduziert gleichzeitig die Überlappung der Moden höherer Ordnung 6 mit dem Kernbereich 1. Im Falle einer passiven Faser führt dies zu einer geringer ausgeprägten Anregbarkeit der Moden höherer Ordnung 6 innerhalb des Kernbereichs 1. In einer aktiven Faser weist diese Ausgestaltung zusätzlich eine reduzierte Überlappung mit dem dotierten Bereich und dadurch eine geringere Verstärkung der Moden höherer Ordnung 6 auf. Somit zeigt die Doppelmantelfaser ein effektiv einmodiges Verhalten. Gemäß Figur 1 verfügt die strukturierte Doppelmantelfaser über eine hexagonale Anordnung von Luftkanälen 4, welche einen Mittenabstand Λ aufweisen, welcher im Verhältnis zu dem Kanaldurchmesser d geringer als 0,5 ist. Speziell besitzt die Faser gemäß Figur 1 zwei konzentrische Ringe aus Luftkanälen 4, welche einen Mittenabstand von 30 pm und ein Verhältnis d:A=0,22 aufweisen. Der äußere Bereich 3 des Mantelbereichs der Faser hat einen Durchmesser von 150 pm.
Figur 2 zeigt verschiedene Moden 5, 6 der Doppelmantelfaser gemäß Figur 1 , welche eine unterschiedliche Überlappung mit dem Kernbereich 1 aufweisen. Der Kernbereich 1 ist dabei als gestrichelter Kreis dargestellt. Wie zu sehen ist, hat die gaußförmige Grundmode 5 die größte Überlappung mit dem Kernbereich 1 , nämlich ungefähr 85 %. Dadurch wird der größte Teil der Energie des eingekoppelten Strahls in dieser Mode 5 propagieren. Die Moden höherer Ordnung 6 haben eine Überlappung mit dem Kernbereich 1 , welche in jedem Fall geringer als 55 % ist. Im Gegensatz zu einer gewöhnlichen LMA- Stufenindexfaser ist die Überlappung der Moden höherer Ordnung 6 bei der Doppelmantelfaser wesentlich geringer. In der Stufenindexfaser würde der Anteil der Moden höherer Ordnung 6 innerhalb des Kernbereichs 1 nicht wesentlich geringer sein als die Grundmode 5. Falls die erfindungsgemäße Doppelmantelfaser gleichzeitig im Kernbereich 1 mit Seltenerdionen dotiert ist, haben die Moden höherer Ordnung 6 eine entsprechend geringe Überlappung mit der aktiven Region des Kernbereichs 1. Wenn die Moden innerhalb der Faser propagieren, sind sie unterschiedlichen Verstärkungsverhältnissen ausgesetzt, wodurch sie am Ausgang der Faser einen entsprechend geringeren Anteil an Moden höherer Ordnung 6 aufweisen. Obwohl der letztgenannte Effekt in aktiven Fasern eine wichtige Rolle spielt, ist er nicht notwendige Voraussetzung für die Erfindung. Da die reduzierte Überlappung der Moden höherer Ordnung 6 mit dem Kernbereich 1 der Faser unabhängig von einer etwaigen Dotierung vorhanden ist, ist die Delokaiisierung der Moden höherer Ordnung 6 direkt vom Zeitpunkt des Eintritts des Pumplichtes in die Faser gegeben, da die Moden höherer Ordnung 6 nicht effizient angeregt werden können. Figur 3 zeigt die Darstellungen der Grundmode 5 sowie vier verschiedener Moden höherer Ordnung 6 innerhalb einer Doppelmantelfaser mit einem erhöhten Durchmesser des äußeren Bereichs 3. Die Anordnung der Kanäle 4 innerhalb der inneren Struktur 2 ist die gleiche wie in der Anordnung gemäß Figur 2. Lediglich der Durchmesser des äußeren Bereichs 3 ist vergrößert und beträgt beispielsweise 181 pm. Durch die Vergrößerung des Durchmessers des äußeren Bereichs 3 wird der Effekt des Avoided-Crossings ausgenutzt Dieser Effekt tritt vorrangig in strukturierten Doppelmantelfasern auf und kann durch angemessene Wahl des Durchmessers des äußeren Bereichs 3 reguliert werden. Im gegebenen Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 kommt es bei einem Durchmesser des äußeren Bereichs 3 von 181 pm dazu, dass die effektiven Brechungsindizes zweier Moden höherer Ordnung 6 sehr nah beieinander liegen. Dies führt zu einer Wechselwirkung der beiden Moden 6 mit starker Deformation, wie in Figur 3 dargestellt. Die Überlappung der Grundmode 5 mit dem Kernbereich 1 bleibt dabei annähernd unverändert bei ungefähr 84 %, während die Überlappung der Moden höherer Ordnung 6 nun mit weniger als 25 % wesentlich geringer ist als bei der ersten Ausführungsvariante gemäß den Figuren 1 bzw. 2.
Figur 4 zeigt eine zweite Ausführungsvariante mit spiralförmiger Anordnung der Kanäle 4. Diese asymmetrische Anordnung der Luftkanäle 4 - oder auch alternative Anordnungen mit einer reduzierten Anzahl von Symmetrieachsen - führt ebenfalls zu einer starken Delokalisierung der Moden höherer Ordnung 6 aus dem Kernbereich 1. Die spiralförmige Anordnung der Kanäle 4 weist zwar keine Symmetrieachsen auf, jedoch besitzt sie ausreichend Ähnlichkeit zu einer symmetrischen Anordnung, so dass die Führung der lokalisierten Grundmode 5 gewährleistet werden kann.
Figur 5 zeigt die Überlappung der Grundmode 5 mit dem Kernbereich 1 in einer Größenordnung von 76 %, während die Überlappung der Moden höherer Ordnung 6 weniger als 15 % beträgt. Eine dritte Ausführungsvariante gemäß Figur 6 zeigt eine Doppelmantelfaser mit einer Abschirmung der inneren Struktur 2. In dieser Ausführung wurde die Abschirmung durch einen abweichenden Brechungsindex in einem Bereich 7 realisiert. Sofern dieser Brechungsindex größer ist als der Brechungsindex der Umgebung, ist es möglich den Durchmesser des äußeren Bereichs 3 zu erhöhen, ohne dass die Grundmode 5 ein Avoided-Crossing mit einer anderen Mode erfährt. Dies kommt daher, dass der Bereich 7 des höheren Brechungsindexes, welcher die Kanäle 4 aufweist, wie eine Barriere wirkt, die die Faser in zwei Bereiche mit unterschiedlichen effektiven Brechungsindizes teilt. Somit werden auch die propagierenden Moden in zwei separate Gruppen mit verschiedenen Brechungsindizes aufgeteilt, was zu einer Verhinderung des Avoided-Crossings zwischen Moden aus verschiedenen Gruppen führt. Wie in Figur 6 dargestellt, umgibt der Bereich 7 höheren Brechungsindexes die innere Struktur 2 von Kanälen 4 vollständig. Daher ergibt sich im Vergleich mit der Anordnung gemäß Figur 1 kein Einfluss auf die Gestalt der Moden oder die Überlappung mit dem Kernbereich 1. Dies führt gemäß Figur 7 zu einer Überlappung der Grundmode 5 mit dem Kernbereich 1 von ungefähr 85 %, während die Moden höherer Ordnung 6 eine Überlappung von maximal 54 % aufweisen.
Als Alternative zu Figur 7 ist es ebenso denkbar, dass der Bereich 7 höheren Brechungsindexes, welcher die Luftkanäle 4 beinhaltet, von einer zweiten Anordnung dichter angeordneter Luftkanäle 4 umschlossen ist. Dies führt zu einer gleichwertigen Abschirmung der Moden gemäß der Darstellung in Figur 7. Grundsätzlich kann die Abschirmung der Moden innerhalb der inneren Struktur 2 durch jedwede Ausgestaltung und geometrische Form der Anordnung der Luftkanäle 4 erfolgen.
- Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche
1. Doppelmantelfaser mit einem Kernbereich (1 ) und einem Mantelbereich, wobei der Mantelbereich einen inneren Bereich (2) und einen äußeren Bereich (3) mit gegenüber dem inneren Bereich (2) und dem Kernbereich (1 ) geringerem Brechungsindex aufweist, wobei der äußere Bereich
(3) den inneren Bereich (2) umgibt, gekennzeichnet durch eine innere Struktur
(4) des inneren Bereichs (2), die eine räumliche Überlappung von Moden höherer Ordnung mit dem Kernbereich (1 ) bewirkt, die geringer ist als die räumliche Überlappung einer Grundmode mit dem Kernbereich (1 ).
2. Doppelmantelfaser nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Grundmode eine um wenigstens 25% größere räumliche Überlappung mit dem Kernbereich (1 ) aufweist als alle anderen Moden einer in der Doppelmantelfaser propagierenden elektromagnetischen Strahlung.
3. Doppelmantelfaser Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kembereich (1 ) und der innere Bereich (2) durch einen zusätzlichen Bereich (7) nach außen zum äußeren Bereich (3) hin abgeschirmt wird.
4. Doppelmantelfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Struktur (4) durch Gruppen von im Wesentlichen in Faserlängsrichtung verlaufenden Kanälen gebildet wird, wobei die Abstände von Kanälen innerhalb einer Gruppe kleiner sind als die Mittenabstände zwischen benachbarten Gruppen.
5. Doppelmantelfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Struktur (4) im Faserquerschnitt gesehen eine Geometrie geringer Symmetrie aufweist, vorzugsweise in Form von im Wesentlichen in Faserlängsrichtung verlaufenden Kanälen, die im Faserquerschnitt gesehen in einer Spiralgeometrie angeordnet sind.
6. Doppelmantelfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Delokalisierung der Moden höherer Ordnung aus dem Kernbereich (1 ) durch Ausnutzung eines Avoided Crossings erzielt wird.
7. Doppelmantelfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Struktur (4) durch im Wesentlichen in Faserlängsrichtung verlaufende Kanäle gebildet wird, wobei das Verhältnis des Durchmessers d der Kanäle zu dem Mittenabstand Λ benachbarter Kanäle kleiner als 0,5, vorzugsweise kleiner als 0,3, ist, wobei der Mittenabstand Λ größer als 20 mal der Wellenlänge der in der Faser propagierenden elektromagnetischen Strahlung ist.
8. Doppelmantelfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernbereich (1 ) mit Seltenerden dotiert ist.
9. Verwendung einer Doppelmantelfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in einem Lasersystem, insbesondere in einem Faserlasersystem.
10. Lasersystem, insbesondere Faserlasersystem, aufweisend eine Doppelmantelfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
- Zusammenfassung -
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9656038B2 (en) 2011-03-15 2017-05-23 Resmed Limited Air delivery conduit
DE102014014315A1 (de) 2014-10-01 2016-04-07 Friedrich-Schiller-Universität Jena Lichtwellenleiter

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2585863A1 (de) * 2010-06-25 2013-05-01 NKT Photonics A/S Einzelmodus-glasfaser mit grossem kernbereich

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5818630A (en) 1997-06-25 1998-10-06 Imra America, Inc. Single-mode amplifiers and compressors based on multi-mode fibers
US6334017B1 (en) 1999-10-26 2001-12-25 Corning Inc Ring photonic crystal fibers
JP2002214466A (ja) 2001-01-23 2002-07-31 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ
FR2822243B1 (fr) 2001-03-16 2003-06-20 Cit Alcatel Fibre optique photonique a double gaine
EP1745316A1 (de) 2004-05-12 2007-01-24 Prysmian Cavi e Sistemi Energia S.r.l. Mikrostrukturierte optische faser
FR2881845B1 (fr) 2005-02-04 2007-06-01 Centre Nat Rech Scient Fibre optique composite pour laser a confinement d'ondes de pompe et de laser, applications aux lasers
US7787729B2 (en) 2005-05-20 2010-08-31 Imra America, Inc. Single mode propagation in fibers and rods with large leakage channels
US7171091B1 (en) 2005-08-15 2007-01-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Tuned cladding fiber amplifier and laser
US7142757B1 (en) * 2005-09-20 2006-11-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Large flattened mode tuned cladding photonic crystal fiber laser and amplifier
US8755658B2 (en) 2007-02-15 2014-06-17 Institut National D'optique Archimedean-lattice microstructured optical fiber

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2585863A1 (de) * 2010-06-25 2013-05-01 NKT Photonics A/S Einzelmodus-glasfaser mit grossem kernbereich

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2012069180A2 *

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US20140010246A1 (en) 2014-01-09

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